碳捕集与封存( CCS)简介.pdf

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1、“中华低碳能源发展促进网络”启动会2010年9月07日上午中国广州碳捕集与封存（CCS）简介碳捕集与封存（CarbonCaptureandStorage，简称CCS）是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等排放的二氧化碳收集起来并封存而与大气隔绝的一种技术。CCS是为了实现温室气体减排、应对全球气候变化而开发的一项新技术，其重要意义在于：它是在继续利用煤、石油等化石能源的同时实现CO2近零排放的唯一有效技术。CCS技术包括CO2捕集、运输以及封存三个环节，每个环节都已有成熟技术，但在串联起来应用于大规模CO2减排时尚需

2、要通过各种途径降低成本，包括进行技术改造和将所捕集的一部分CO2提供利用，如用于提高石二氧化碳捕集与封存（CCS）示意图。据油采收率等。IPCC（2005）。二氧化碳捕集二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuelcombustion）、燃烧后捕集（Post-combustion）。燃烧前捕集目前主要采用IGCC（整体煤气化联合循环）发电系统。其过程是在燃烧之前将煤气化成煤气并净化除去CO2、H2S、NOx及粉尘等，再将煤气分离得到得到H2和CO2。H2作为燃气轮机

3、的燃料，CO2经脱水和压缩后提供封存。伴生的高温废气再利用来产生蒸汽供蒸汽轮机发电。该技术的捕集系统小，效率高、用水少、环保（同时实现脱碳、脱硫、脱硝和除尘），还可与煤化工相结合，实现电、热、化工产品（氢气、甲醇、烯烃）等多联产。IGCC的研发已列入我国“十一五”发展规划纲要和863计划重大项目。富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中占大比例的氮气（N2）脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。该技术目前尚

4、处于研发阶段，最大的难题是制氧技术的投资和能耗太高。1“中华低碳能源发展促进网络”启动会2010年9月07日上午中国广州燃烧后捕集在传统工业排放的烟道气中捕集CO2。目前常用的CO2分离技术主要有化学吸收法（利用酸碱性吸收）和物理吸收法（变温变压吸附），而膜分离法也发展很快，在能耗和设备紧凑性方面具有巨大潜力。燃烧后捕集技术的优点是适用于传统煤电厂和其他工业排放源的脱碳改造。然而，普通烟道气中CO2浓度低，因而捕集耗能较大。捕集预留捕集预留（CO2CaptureReady,简称CCR）指在新建传上海石洞口电厂二期的燃烧后

5、CO2捕集和提纯装置。采用我国自主技术，2009统电厂时为将来安装CO2捕集装置预留空间和作一些设计年12月投产，捕集能力达12万吨CO2/上的调整。目前国内外都预测在2030年左右将需要CCS的年，为目前世界最大；成本为美国同类装大规模工业化进入，对当前新建传统电厂实施CCR的好处置的30%是大大降低将来实现电厂脱碳改造的成本。目前英国已立法规定新建传统电厂必须实行CCR。二氧化碳运输捕集到的二氧化碳经过脱水和压缩后，要运输到合适的地点进行封存。可以使用汽车、火车、轮船以及管道来进行运输。一般说来，管道是最经济的运输方

6、式。二氧化碳封存二氧化碳封存的方法原来分为两类：地质封存（将CO2封存于深部地质结构中）和海洋封存（将CO2封存于底层海水中）；但目前海洋封存已被禁止，因为担心海洋封存对生态产生不可预测的影响。CO2地质封存指将压缩的CO2注入800米以下的地质结构中，这些地质结构可以是油田、气田、咸水层、无法开采的煤矿等。大量研究表明，CO2会逐渐溶于地下水，若地质封存点是经过谨慎选择、设计与管理的，注入其中的CO2的99%都可安全封存1000年以上不会泄露。将CO2注入油田用以驱油（简称CO2-EOR）可以提高原油采收率，在美国已应

7、用了30多年，平均提高采收率约13%，与此同时也实现了一部分CO2的地质封存。将CO2注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气（甲烷）驱出来，即提高煤层气采收率（简称ECBM），其技术困难是煤层渗透率太低。2“中华低碳能源发展促进网络”启动会2010年9月07日上午中国广州然而，CO2-EOR不是对所有油田都适用，所能封存CO2总量也有限。为实现减排目标需要封存大量的CO2，最适合的地点是深部咸水层。咸水层指富含不适合农业或饮用的咸水的砂岩层，深度需要在800米以下，以使CO2处于高密度的临界状态；还需要上覆较厚的致密页岩

8、层，以防止CO2泄露。这类地质结构在沉积盆地中较为常见，有巨大的封存潜力。适合于CO2封存的地质结构既有在陆上，也有在海底。海底CO2封存的工程成本远高于陆上封存，但有不与工农业和居民生活争地、对环境影响较小等优点。我国挪威外海Sleipner碳封存工程，1996年投南方陆上沉积盆地少而小，而海底有一系列大型沉积盆产